软件单元测试工作指南

软件单元测试工作指南
1. 简介
1.1 目的
本文详细阐述了进行单元测试流程，指导项目开发人员如何开展软件单元测试。

1.2 范围
开发过程的软件项目的单元测试。

参考文件
定义与缩写
SQA 软件质量保证
2. 单元测试流程
2.1 简介
单元测试是对最小的可测试软件元素（单元）实施的测试，它所测试的内容包括单元的内部结构（如逻辑和数据流）以及单元的功能和可观测的行为。

使用白盒测试方法测试单元的内部结构，使用黑盒测试方法测试单元的功能和可观测的行为。

由于开发方式的不同，单元的划分存在一些差异，一般的单元划分方法如下：
1. 面向对象的软件开发：以Class(类)作为测试的最小单元。

以方法的内部结构作为测
试的重点。

2. 结构化的软件开发：以模块（函数、过程）作为测试的最小单元。

2.2 单元测试的工作体系
软件测试工作目前由中央研究院技术委员会产品评测部担任。

需要项目组相关角色配合完成。

单元测试中的角色：（这是指的什么呢）
2.3 单元测试工作内容及其流程
单元测试工作流程：
单元测试环境：
2.4 单元测试需求的获取
单元测试需求所确定的是单元测试的内容，单元测试需求是需求根据Design Model、
Implement Model和软件单元获取。

2.5 编码人员如何如何进行单元测试
进行单元测试主要采用编码员之间交叉测试，因为通常编码人员比较容易发现其他人员编写代码中的缺陷，所以必须采用交叉测试。

2.6 单元测试产生的工件清单
1、软件单元测试计划
2、单元测试用例
3、测试过程
4、测试脚本
5、测试日志
6、测试评估摘要
3. 单元测试技术
单元测试技术从整体上分为白盒测试与黑盒测试，其中前者使用程序设计的控制结构导出测试用例，针对程序的内在结构（逻辑、数据流），后者目的是验证单元实现的功能，而不需要知道程序是如何实现它们的。

黑盒测试关注的是单元的输入与输出，不是白盒测试的替代品，而是辅助白盒测试发现其他类型的错误。

3.1 白盒测试
3.1.1 为什么要进行白盒测试？
如果所有软件错误的根源都可以追溯到某个唯一原因，那么问题就简单了。

然而事实上一个bug 常常是由多个因素共同导致的，如下图所示。

假设此时开发工作已经结束，程序送交到测试组，没有人知道代码中有一个潜在的被0除的错误。

测试组采用测试用例按照如下由蓝色和绿色标记的路径进行测试，显然测试工作似乎非常完
善，测试用例覆盖了所有执行语句，没有被0除的错误发生。

发生了
从本例可以看到，如果不对程序内部的逻辑结构做分析，则设计的测试用例可能无法发现内部潜在的错误。

3.1.2 怎样做独立路径测试？
从上面的例子还看出尽管做了语句覆盖，但是程序仍然可能存在错误。

语句覆盖是一种最弱的覆盖测试，但却是一种必须做的最低限度的白盒测试。

独立路径测试可以保证所有语句被执行至少一次，同时排除上述（x=0，y=5/x）组合没有被执行的情况。

在进行独立路径测试（基本路径测试）之前，先介绍流图符号：
顺序语句if语句While语句Until语句Case语句
如上图所示，每一个圆，称为流图的节点，代表一个或多个语句，流程图中的处理方框序列和菱形决策框可映射为一个节点，流图中的箭头，称为边或连接，代表控制流，类似于流程图中的箭头。

一条边必须终止于一个节点，即使该节点并不代表任何语句，例如，下图中两个处理方框交汇处是一个节点，边和节点限定的范围称为区域。

任何过程设计表示法都可被翻译成流图，下面显示了一段流程图以及相应的流图。

(a)流程图
域(b)流图
注意，程序设计中遇到复合条件时（逻辑or, and, nor等），生成的流图变得更为复杂，如(c)
流图所示。

此时必须为语句IF a OR b中的每一个a和b创建一个独立的节点。

IF a OR b Then
procedure x
Else
procedure y
EndIF
独立路径是指程序中至少引进一个新的处理语句集合，采用流图的术语，即独立路径必须至少包含一条在定义路径之前不曾用到的边。

例如图(b)中所示流图的一个独立路径集合为：
路径1：1-11
路径2：1-2-3-4-5-10-1-11
路径3：1-2-3-6-8-9-10-11
路径4：1-2-3-6-7-9-10-1-11
上面定义的路径1，2，3和4包含了(b)流图的一个基本集，如果能将测试设计为强迫运行这些路径，那么程序中的每一条语句将至少被执行一次，每一个条件执行时都将分别取true和false （分支覆盖）。

应该注意到基本集并不唯一，实际上，给定的过程设计可派生出任意数量的不同基本集。

如何才能知道需要寻找多少条路径呢？可以通过如下三种方法之一来计算独立路径的上界：
1. V=E-N+2，E是流图中边的数量，N是流图节点数量。

2. V=P+1，P是流图G中判定节点的数量
3. V=R，R是流图中区域的数量
例如，(b)流图可以采用上述任意一种算法来计算独立路径的数量
1. 流图有4个区域，所以V=4
2. V=11条边-9个节点+2=4
3. V=3个判定节点+1=4
由此为了覆盖所有程序语句，必须设计至少4个测试用例使程序运行于这4条路径。

3.2 黑盒测试
黑盒测试注重于测试软件的功能性需求，通常黑盒测试试图发现以下类型的错误：功能不正确或遗漏，接口错误，性能错误等等。

黑盒测试技术通常分为等价划分、边界值分析、因果图等
3.2.1 如何设计等价类划分测试用例
所谓等价类划分是指一套被选择的值，这些值分别代表了许多众多的可能输入值，程序对其处理的方式都是一样的。

等价类划分基于功能项的输入和输出，将其划分成等价类，通常包括以下几种组合：
a) 合法/非法的输入和输出
b) 对数值型的值分为正数、负数和0
c) 对于字符串型的分为空串和非空串
d) …
例如，学生成绩等级评定（A-D）：
总分（0-100）=考试分（0-75）+上课分（0-25）
总分>=70，Grade=”A”
总分>=50 and <70，Grade=”B”
总分>=30 and <50，Grade=”C”
总分>=0 and <30，Grade=”D”
3.2.2 如何设计边界值分析测试用例
边界值分析是等价划分的扩展，包括等价类+划分的边界值，边界值通常是等价类的界
限，以正好小于、等于和大于界限的指作为边界值。

边界值的例子如下所示：
●对16-bit的整数而言32767和-32768是边界
●屏幕上光标在最左上、最右下位置
●报表的第一和最后一行
●数组元素的第一个和最后一个
●循环的第0次、第1次和倒数第2次、最后一次
再如3.2.1中，Exam两组边界值（-1，0，1）（74，75，76）
3.2.3 如何根据因果图设计测试用例
前面介绍的等价类划分方法和边界值分析方法，都是着重考虑输入条件，但未考虑输入条件之间的联系。

如果在测试时必须考虑输入条件的各种组合，可能又会产生一些新的情况，此时我们可以通过因果图来描述条件之间的组合情况，从而推导出测试用例设计。

例如我们有如下功能描述：
1. 年薪制员工：严重过失，扣年终风险金的4%；过失，扣年终风险金的2%
2. 非年薪制员工：严重过失，扣当月薪资的8%；过失，扣当月薪资的4%
首先，列出原因和结果，如下表
然后，绘出因果图，如下所示
E
最后，转换为判定表，如下所示
判定表中TC标记为Y每一列就是测试用例。